原文传递
智能网联汽车高速公路自动驾驶控制策略研究
| 论文题名： | 智能网联汽车高速公路自动驾驶控制策略研究 |
| 关键词： | 智能网联汽车;高速公路;协同控制;仿真分析 |
| 摘要： | 近年来汽车产业的飞速发展，和自动驾驶技术的日臻完善，为智能网联技术的普及提供了基础。作为自动驾驶发展的下一阶段，智能网联技术通过协同控制大大提高道路行车安全性和行车效率，为道路交通带来变革，因而逐渐成为汽车行业的重要研究方向。本文针对智能网联汽车高速公路自动驾驶控制策略进行研究，建立智能网联控制系统，对于高速公路场景下的协同控制，具有重要意义。 本文首先基于汽车系统动力学建立了车辆控制模型，并将环境感知功能、车载通信功能集成到模型中，实现智能网联汽车建模。设计了自动驾驶横向控制算法，利用以横摆角速度为目标的控制方法，通过对转向盘作为输出，实现根据当前速度方向以最优曲率行驶的单点预瞄控制，结合高速公路场景环境信息实现控制系统对车辆的横向控制；在自动驾驶纵向控制方面，采用模糊PID控制方法，通过不断调试制定了模糊控制规则，对PID参数进行适应性调整，实现加速工况的车速跟随，然后针对舒适性进行制动曲线调教完成减速工况的车速跟随，设计了加速和减速的缓冲式控制切换逻辑，能够在速度波动下避免驱动和制动之间的频繁切换，提高了控制效率和舒适性。 然后设计了智能网联控制系统总控制器，进行系统级别的集成式控制。通过对高速公路行车过程进行分析，设计了行驶安全性和控制系统控制效果的衡量指标。对高速公路车辆队列采用排序控制法，根据车间距模型制定了车速协同控制策略，通过模拟V2V、V2I通信进行车辆位置协同控制。并针对高速公路不同场景制定了相应的控制策略，在无匝道场景车辆依据目标车速进行归属划分，实现车辆车速与车道车速的对应，并且设计了协同换道控制方法，对车速与车道限速不符车辆进行换道调度；对于匝道场景，制定了外侧车道与匝道车道协同控制策略，通过设置总控制器队列调度方案，在保证车辆队列安全车距的前提下，通过外侧车道车辆的协同实现进出匝道车辆的行驶目标。 最后根据高速公路场景建模和智能网联汽车建模，依据智能网联控制策略，采用Matlab/Simulink和Prescan进行联合仿真，将控制系统应用于各个场景进行仿真和分析。仿真结果表明，在单个车道场景中，车辆处于随机初始位置的情况下，控制系统能较快进行协同调整，使队列车辆处于安全车距范围，相比于非协同控制能够大大提高安全性，在多车道协同控制仿真中，车辆能够在较短的时间内插入稳定行驶的密集车流。在匝道场景中，在外侧车道有密集车流的情况下，车辆队列在到达匝道之间能够进行协同控制调整，为进出匝道车辆提供汇合和驶离的安全车距。 |
| 作者： | 林仁豪 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 崔胜民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
检索历史
应用推荐
